厦门市海沧区东孚镇过坂村1比500数字测图实施

④逆时针旋转望远镜，瞄准左目标C，得读数，则盘右半测回角值为：则一测回观测结果为：图4-1测回法观测水平角（5）导线边长测量(与测角同步进行,采用电子记录)本测区导线边长测量采用经鉴定后的电子全站仪单程测定二测回（每测回两个读数记录，但在记录之前应先预测几次，边长稳定后再作记录），测距一测回内读数较差应小于±10mm，测回间较差应小于15mm。测距时温度气压只在测站读取，温度读至0.5℃，气压读至1Hpa。仪器加乘常数，气象常数可直接置入全站仪自动改正。4.1.2RTK图根控制测量实时动态(RealTimeKinematic简称RTK)测量技术，也称载波相位差分技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，它是GPS测量技术发展中的一个新突破，随着GPS全球定位系统技术的发展RTK测量得到了广泛应用，测区可以采用RTK的形式布设图根控制，直接测定三维坐标，RTK高程经大地水准面精化作为最终成果直接用于测图。基准站应有正确的坐标（含1980西安坐标和WGS-84坐标）。且应选在地势较高、交通方便，天空较为开阔，有利于卫星信号的接收和数据链发射的位置。为防止数据链丢失以及多路经效应的影响，周围无GPS信号反射物（大面积水域，大型建筑物等），无高压线、电视台、无线电发射站、微波站等干扰源。流动站距基准站的距离不得超过3km。流动站应使用三脚架，在对中、整平、开机后30秒开始观测，获得固定解的时间不得超过30秒，观测三次，间隔不小于30秒，双观测值的点位坐标差≤±5.0cm，取中数作为最终成果。观测待定点之前设置机内精度。机内精度指标预设为点位中误差±3.0cm，高程中误差±3.0cm。4.1.3平面控制测量主要精度要求在数字测图中，最常采取的方法是采用全站仪进行三维坐标测量，它实际上是以距离测量和坐标方向角观测为基础的，然后再由仪器自动计算出观测点的三维坐标输入计算机。所以，全站仪极坐标测量细部点时的误差的主要来源仍是测角误差和测边误差[6]。四等以下网中最弱点点位中误差(相对于起算点)不得大于5cm[7]。测距误差主要由全站仪测距中误差和对中杆垂直地物点位置误差两部分组成,测距中误差可由全站仪的标称精度±(a+b×10-6D)求得,而对中杆靠紧垂直地物点位置误差ε一般为±(1.5-2)cm,故测距误差：式中———测距中误差，mm；———固定误差，mm；———比例误差系数，mm/Km；D———距离值，Km。光电测距仪各级导线的主要技术要求要按CJJ8-99《城市测量规范》表2.1.11-1规定执行。测定细部点的精度时常用碎部点的平面位置误差来表示其精度。平面位置中误差Mp为:式中———测量中误差，mm；———测角中误差，mm；D———距离值，Km。而事实上，当应用全站仪进行三维坐标测量时，角度测量一般需要一个测回或者两个测回。当测站点到碎部点的水平距离小于200米的时候，细部点的平面位置误差主要来源于测边误差。而测边误差一般是由于棱镜反射中心放置不到位而产生的。所以，现场测图时最好采用专门的伸缩杆配合微型薄片棱镜，这样可以大大提高细部点的平面位置精度，也可以明显减少测距误差。随着水平距离的增加，测角误差的影响逐渐增大，当距离大于400米时候，在注意测边误差同时，更加要注意提高测角的精度，所以适当控制测距边长对于提高精度是必要的[8]。4.1.4导线成果展示（1）一级导线布设图（图4-2）图4-2过坂村一级导线布设图（2）导线成果数据如下表所示（表4-3）表4-3过坂村一级导线成果数据表(单位：m）类型点号等级X（N）坐标Y（E）坐标GPS点H11E0012E级19513.28042349.515GPS点H11E0013E级19328.75342118.684GPS点H11E0014E级19186.08642496.708GPS点H11E0015E级19306.68042264.196导线点H11T0940一级18735.06542739.641导线点H11T0941一级18712.95542632.545导线点H11A0015一级18683.73742544.823导线点H11A0016一级18533.73242355.527导线点H11A0017一级18693.22542231.731导线点H11A0018一级18849.74142119.665导线点H11A0019一级18975.20842020.758导线点H11A0020一级19121.38941719.8034.2高程控制测量4.2.1四等水准测量（1）四等水准观测要求一个测区及其周围至少应有3个水准点；水准点之间的距离，应符合规定要求。本测区含有4个水准点。两次观测高差较大超限时应重测。当重测结果与原测结果分别比较，其较差均不超过时限值时，应取三次结果数的平均值数。（2）四等水准观测本测区起始水准点引用前必须先进行已知点检测而路线观测和附合路线可以一并进行；水准仪视准轴与水准管轴的夹角为i角，作业开始后的第一周里最好每天都对水准仪进行一次i角检测，要求i角必须≤20″，超出限差时，必须对其进行校正，待i角稳定后可每15天进行一次i角检测。四等水准观测，采取中丝读数法来进行单程观测。在直接读取中丝视距后，观测顺序为后─后─前─前。而四等水准支线则应进行往返观测，每测段的测站数一定要是偶数。四等水准观测原始数据，可采用各种电子手簿进行记录，应输出各站观测数据及测段汇总，原始记录输入微机后应进行存盘备查，输出前所有数据不得更改或编辑。4.2.2数字地形图的高程精度地形图的高程精度主要是指图上等高线的精度和高程注记点的精度这两个方面。（1）等高线的精度等高线的高程精度也就是等高线插求点的高程精度，应以其高程中误差来衡量。数字测图的等高线精度实际上就是DEM（数字高程模型）插求点的高程中误差；一般认为影响DEM（数字高程模型）精度的主要因素有：采样点的位置和密度、插值算法，数据结构，地形类别以及测量方法和粗差剔除程度等等。通过试验可以得到，等高线的高程精度通常可达到0.3m至0.4m，完全可以满足1:500比例尺测图时丘陵地区的精度要求，而且还可以采用增加高程注记点的办法来提高整个图幅的高程精度，来达到对高程方面用图的精度需要。（2）高程注记点的精度CJJ8-99《城市测量规范》中规定：城市建筑区和基本等高距为0.5m的平坦地区，高程精度用高程注记点精度（即用高程注记点相对邻近图根点的高程中误差）表示[9]。按照误差传播定律，可得到计算其高差中误差的公式为:采用全站仪进行三维坐标测量时，高程注记点的精度实际上就是电磁波测距（DEM）三角高程的精度，由DEM三角高程测量计算其高差h的公式为:式中S———两点之间的实地水平距离；———两点间的垂直角观测值；K———大气垂直折光系数；i———测站点仪器高；v———照准点觇标高[10].若顾及测站点的高程误差，则数字地形图上高程注记点相对于邻近图根点的高程中误差为在平坦地区，地面倾角不大于3°时，即Z=87°～93°，测站点（图根点）的高程测量也同样是采用EDM三角高程测量建立的。实践表明,EDM三角高程测量精度在进行图根控制测量时完全能够达到四等水准测量的精度，故取；另取Z=93°（或87°）时。在影响高程注记点精度的各因素中，测距误差，量测仪器高、标高误差是次要的，而天顶距的测量误差是主要因素。所以在数字测图时，要注意天顶距的观测精度，当距离大于300m时，还应加入球气差改正。4.2.3平差计算及成果整理（1）平差计算前应对原始观测成果进行检查，以确保成果的正确性。四等水准高程计算，按NASEW2000平差软件系统，使用丹麦法，进行平差计算，平差计算前进行边长投影计算。（2）当采用电子手簿记录时，原始记录应如实输出，不得进行编辑；导线边长投影计算也必须单独输出。（3）成果整理要求，各起算控制点和新测设的埋石点（含埋石图根点）的成果表必须用Excel软件制作，并按控制点类型、等级、点号排序。（4）测量时间、测量单位、测量方式、坐标系、高程系等信息在细表中不必体现，但应在成果说明中准确表达完整。（5）控制点高程取位要求：四等以上水准高程取位至0.001m。4.2.4四等水准测量成果表四等水准测量的成果数据整理如表所示（表4-4）表4-4过坂村四等水准测量高程成果表(单位：m）类型点号等级高程（H）标石类型备注GPS点H11E0012E级26.293砼四等水准GPS点H11E0013E级25.942砼四等水准GPS点H11E0014E级23.131砼四等水准GPS点H11E0015E级25.885砼四等水准导线点H11T0940一级14.845砼四等水准导线点H11T0941一级15.536砼四等水准导线点H11A0015一级16.037砼四等水准导线点H11A0016一级20.217砼四等水准导线点H11A0017一级20.105砼四等水准导线点H11A0018一级24.158砼四等水准导线点H11A0019一级24.352砼四等水准导线点H11A0020一级27.050砼四等水准5.碎部测量所谓碎部测量就是测定地物、地貌特征点的平面位置和高程，并将其绘制成地形图的测量工作。野外碎部点采集碎部点采集的方法由于仪器设备不同及编码方式不同而有所区别，大比例尺数字测图野外数据采集按碎部点测量方法，可以分为全站仪测量方法和GPSRTK测量方法。目前，一般采用全站仪测量方法，在控制点和加密的图根点或者测站点上架设全站仪，全站仪定向之后，观测碎部点上放置的棱镜，得到方向、天顶距（竖直角）和距离等观测数据，记录在电子手簿或者全站仪内存等。[11]如果条件允许，也可用GPSRTK测定碎部点，然后直接将得到的碎部点的高程和坐标存储。野外数据的采集，除了碎部点的坐标数据之外还需要采集有关绘图的其他信息，例如碎部点的连接线型、碎部点的地形要素名字等等。然后由计算机生成图形文件，再进行相关处理。一般用“测算法”采集碎部点坐标，并用电子手簿记录碎部点三维坐标及其绘图信息。点号每次自动生成，顺序加1。绘图信息输入主要区分为全码输入、简码输入、无码输入3种[12]。大部分情况下采集数据时要及时绘制现状图。大比例尺数字测图的野外数据采集，除了需要硬件设备的支持之外，还需要有数字测图的软件进行支持，而不同的数字测图软件在数据记录格式、数据采集方法、图形文件格式和图形编辑功能等方面有一些差别。碎部点测量时，可以根据实际的地形情况、使用仪器和工具选择的不同来确定测量方法。本测区在地形上，视野开阔，接收机接收卫星信号良好，因此选择RTK进行地形碎部测量；在房屋建筑测量上，测区房屋分部较为集中，接收机接收卫星信号不佳，因此选择全站仪进行碎部测量。RTK与全站仪联合进行数字化测图是一种高速度、高效率的新方法。具体表现如下：首先，作业效率高。对于通视效果不好的地段，可使用RTK定位图根点位，然后利用全站仪采集数据，可实现优势互补；其次测量精度高。测量精度达到厘米级，满足地形测量要求，定位精度分布均匀，每个点的误差均由随机产生，不会像传统测量一样产生误差积累，成功可靠；再者用该方法可以减少野外作业人员。RTK流动站仅需要一个人操作，一个人绘制草图，基准站设置好后就可自动运行；而且运用RTK与全站仪联合进行数字测图可以节省经费。用RTK与全站仪联合测图技术进行地形图绘制，不需要布设控制网点，省去了大笔经费；由于观测效率高，作业时间变短，从而节省了人力物力。6.内业数字化成图6.1数字化传输及展点数字化传输及展点的过程，是先用电缆将电子手簿与计算机连接起来，再将外业采集的数据传输到计算机。首先要对数据预处理，即将野外采集的数据格式转换成图形编辑系统要求的格式和对外业采集数据的各种可能的错误进行修改。接下来就由对外业数据进行分幅处理再生成平面图形、建立图形文件等操作，再生成三角网数字高程模型（DEM），即进行等高线数据处理，自动勾绘等高线等[13]。6.1.1数据传输打开CASS软件，点击菜单中数据上的读取全站仪数据命令（图6-1）；在弹出的全站仪内存数据转换窗口中选择相应的选项，并点击读取全站仪数据（图6-2）。图6-1全站仪数据的读取图6-2读取全站仪数据6.1.2形成文本文件（图6-3）图6-3文本文件点坐标显示6.1.3展点在CASS软件菜单中点击数据处理上的展野外测点点号（图6-4），将点展示在软件编辑处（图6-5）。图6-4野外测点点号展示图6-5CASS中野外测点展示成果6.2图形编辑与内业绘图数据经过人机交互图形编辑技术，比照野外草图，对错测或漏测的部分进行重测或补测，消除一些测量上的明显错误，并对地形符号的进行填充还有进行文字注记说明，对图廓进行整饰等，然后由操作测图软件进行计算机图形编辑（图6-6）。图6-6野外测点图形附属6.3检查验收成图后，就要按照数字化测图规范的要求，对数字地形图进行检查验收。对于数字化测图，随机选取明显地物点进行检测。外业检查主要检查有无漏测的点还有隐蔽点的精度是否达到要求。内业验收主要看采集的信息是否丰富，分层情况是不是符合规范要求，还要检查数字成图可否与GIS的信息接轨，为GIS提供基础信息。6.3.1误差来源在数字化测图中，都是计算机展绘点位，所以展绘点位引起的误差是很小的几乎可以忽略，因此数字测图的误差主要是操作者本身和测绘仪器引起的误差。数据采集的过程中，对中、整平、定向每个环节都可能产生不同的误差。全站仪极坐标法测图的方法，主要是测量测站点与碎部点两者间的垂直角、水平角以及距离。因此，影响碎部点精度的要素有测距误差和测角误差，而影响测角误差的主要有望远镜仪器垂直误差、照准误差、测站对中误差、外界条件和目标照准误差等；而影响测距精度的主要有测站与镜站偏心误差、仪器本身的误差、棱镜误差等。碎部点的高程，则可以用三角高程测量的方法测得，即测得测站点与碎部点之间的垂直角和距离，量取觇标高、仪器高，再应用相关软件直接进行计算，可以在全站仪上读取高程。这样一来影响高程精度的因素主要有距离测量、垂直角测量和觇标高与仪器高的量取这几个步骤了[14]。6.3.2改正影响大比例尺测图精度的误差这些来自人为因素、仪器、天气状况的误差一般而言是比较难控制的，所以有控制点误差是技术上的误差。提高大比例数字测图的精度，对于大比例尺数字测图而言是很重要的，一般我们可以从以下的几个方面进行分析改进。（1）量化分析系统误差量化的分析系统误差，主要做法是运用已有经验和数据，再推断在数字化成图过程中各个步骤的质量，目的在于增强对质量管理的指导，然后再进行量化分析系统误差，最后对数字化地形图的成型图进行修改，这样更可以保证成图的质量。通过量化分析系统误差，一般都能计算出修改好的地形图的质量好坏。在实施作业的过程中，对于系统误差的处理一定要秉着严谨的工作态度，最大限度的降低系统误差的大小，这样才可以提高成图的质量[15]。（2）随机误差的控制随机误差也称为偶然误差和不定误差，是由于在测定过程中一系列有关因素微小的随机波动而形成的具有相互抵偿性的误差[16]。根据随机误差的特点，在进行野外数据采集时，可以布置设定适当数量的检测点，并随机的分布在图形中[17]。在布置的时候要注意整体性的控制，在复杂的地形区就应当适量增加检查的点，而且尽量选定一些比较明显的检查点，还可以进行列表分析来确定误差的大致范围，再根据大致范围进行修改。（3）消除粗差粗差是指在相同的测量条件下，测得的序列中高于三倍外误差的误差。对于粗差的消除主要有两种方法：可靠性分析研究和归入法。通过比较闭合差进行可靠性分析或者选用稳健迭代加权法来让粗差自动剔除。这种可靠性分析的目的，是在统计中能自动的发现粗差，并且可以迅速准确且有效地指出粗差所在的位置，从而达到自动定位。归入法中一种方式是粗差归入式，这种方法的观测值是有形同的期望值，但是标准差却不一样。可以用逐步迭代来变换不断变化的值的权重，粗差的权重归零从而达到消除粗差的目的[18]。另一种方式在此不再赘述。6.4数字测图成图展示（图6-7）图6-7厦门市海沧区东孚镇过坂村数字成图展示7.结束语目前数字测图技术正处于蓬勃发展的时期,已形成一种新的学科体系成为各地大比例尺地形图生产的主要途径[19]。由于本论文主要实施的地区是农村地区，农村地区相对城市，地形地物上有些不同，规划设计也不那么科学合理，再加上一些山区田地，测量工作的开展会有一些难度。所以运用全站仪和RTK配合测图，就可以克服由地形带来的一些不便，而且数据的传输整理以及更新都变得更加方便，有利于该地区地理信息系统的建立，也有利于该地区的整体规划与发展。随着数字化测图的发展，未来的数字化测图的作业方法很可能会由编码向无码转变，关于提高成图的质量，一般会从以往的对作业人员的操作技能的要求转变为对作业人员的理论水平的要求上。数字化地形图在计算机上应用时，不同比例尺的数字图的差别仅仅在于细致程度的不同，而与精度没有关系。鉴于这点，未来的数字化测图，可以考虑淡化传统的比例尺概念，而是更加注重地形和地物的表达，这也很可能将是未来数字化测图的发展方向[20]。致谢参考文献[1]潘正风,杨正尧,程效军,等.数字测图原理与方法[M].武汉：武汉大学出版